СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СТЕКЛОКЕРАМИКИ Российский патент 2024 года по МПК G06T7/00 G01N21/25 

Настоящее изобретение относится к автоматизированному способу обнаружения стеклокерамических материалов в образце фрагментов стекла или стеклобое. Изобретение относится к области промышленности производства продуктов на основе стекла.

Образцы фрагментов стекла или стеклобой, используются при изготовлении различных продуктов на основе стекла. Например, в области изоляции обычно используются стекловолокна, получаемые по большей части из стеклянного боя. Стеклобой можно также использовать в производстве бутылок и другой стеклянной тары.

Изготовление стекловолокон реализуется способом, который сначала включает нагревание стеклобоя в стеклоплавильной печи до температуры, достаточной чтобы расплавить стекло, то есть до примерно 1500°C. Затем расплавленное стекло подается в устройство центрифугирования типа волокнообразующего диска, что приводит к образованию волокон, которые шлихтуются на своем пути к конвейеру, на котором он затем сушатся, обжигаются и формируются.

Из-за ошибок сортировки, допускаемых операторами, стеклобой может содержать не только стекло, но и другие материалы, в том числе стеклокерамику. Эта стеклокерамика, свойства которой отличаются от свойств стекла, может приводить к серьезным проблемам в процессах производства продуктов на основе стеклобоя, повреждая станки и/или создавая дефекты в продуктах.

Например, при производстве стекловолокон, упомянутом выше, стеклокерамика, температура плавления которой составляет около 1700°C, не расплавляется в стеклоплавильной печи, в которой стекло плавится при 1500°C. Когда для получения стекловолокон расплавленный материал, выходящий из печи, поступает в устройство внутреннего центрифугирования типа волокнообразующего диска, кусочки стеклокерамики, присутствующие в расплавленном стекле, забивают отверстия в волокнообразующем диске, диаметр которых может быть, в частности, меньше 1 мм. В таком случае необходимо останавливать всю производственную цепочку.

При производстве бутылок и тары из стеклобоя куски стеклокерамики, присутствующие в стеклобое, могут привести к локальной хрупкости получаемых продуктов и/или к проблемам с внешним видом.

Существует несколько систем или способов обнаружения стеклокерамики в стеклобое различными методами. Когда фрагменты стеклобоя детектируются как фрагменты стеклокерамики, они удаляются из стеклобоя устройством, позволяющим извлекать заданные фрагменты стеклобоя. Однако точность обнаружения систем или способов этого типа не является идеальной, и иногда фрагменты стеклобоя, не являющиеся фрагментами стеклокерамики, детектируются как фрагменты стеклокерамики из-за сходства их структуры или внешнего вида. В этом случае указанные фрагменты, которые можно назвать ложноположительными результатами, удаляются из стеклобоя, хотя их свойства, такие, например, как температура плавления, вполне подходят для производства стекловолокна, полого стекла или плоского стекла. Таким образом, эти фрагменты удаляются без надобности, что приводит к потере сырья в промышленных масштабах. В настоящее время не существует решения для повышения надежности обнаружения стеклокерамики среди стеклобоя.

Настоящее изобретение позволяет исправить ошибки, которые могут повлечь удаление фрагментов стекла, не являющихся фрагментами стеклокерамики.

Изобретение заключается в автоматизированном способе обнаружения стеклокерамических материалов в стеклобое, отличающемуся тем, что он включает следующие этапы:

- этап обнаружения стеклокерамики в стеклобое, в ходе которого в стеклобое идентифицируются фрагменты, принимаемые за стеклокерамику,

- этап получения цифрового изображения по результатам предшествующего этапа обнаружения стеклокерамики, причем указанное изображение содержит, в частности, по меньшей мере одну группу пикселей, соответствующую фрагменту, принимаемому за стеклокерамику,

- этап колориметрической обработки изображения, в ходе которого обрабатывается по меньшей мере группа пикселей указанного изображения, соответствующая фрагментам, принятым за стеклокерамику модулем колориметрической обработки изображений по модели RGB.

Согласно изобретению, указанный этап колориметрической обработки позволяет проверить качество обнаружения на этапе обнаружения стеклокерамики и проверить, действительно ли фрагменты, признанные стеклокерамикой, соответствуют стеклокерамике, а не стеклу другого типа.

Этап обнаружения стеклокерамики в стеклобое может быть выполнен любым методом. Это может быть колориметрический метод, метод затенения или другой метод. На этапе обнаружения часть стеклобоя признается как фрагменты, которые могут быть стеклокерамическими, и остальная часть способа направлена на подтверждение этой предварительной идентификации.

Таким образом, этап обнаружения стеклокерамики позволяет признать часть стеклобоя как фрагменты стеклокерамики, а этап получения изображений позволяет получить изображение, в котором один или несколько пикселей идентифицированы как соответствующие признанным фрагментам. В частности, изображение стеклобоя может быть получено камерой и ассоциировано с информацией, относящейся к местоположению пикселей, соответствующих фрагментам, признанным стеклокерамикой. Альтернативно, когда этап обнаружения стеклокерамики уже включает получение изображения, получение цифрового изображения, идентифицирующего фрагменты, признанные стеклокерамикой, может состоять в обработке изображения для формирования контура пикселей, соответствующих фрагментам, признанным стеклокерамикой.

Во всех случаях для изобретения важно, чтобы цифровое изображение передавалось на модуль колориметрической обработки по модели RGB с идентификацией пикселей или групп пикселей, соответствующих присутствию в стеклобое фрагментов, принятых за стеклокерамику.

Пиксель представляет собой базовую единицу, позволяющую определить качество цифрового изображения. Другими словами, он соответствует конкретной точке изображения. Число пикселей в изображении зависит от разрешающей способности устройства получения изображений, выбранного для включения в способ. Как указано выше, под пикселями, соответствующими фрагментам, принятым за стеклокерамику, следует понимать, что на обработанном изображении идентифицирована по меньшей мере одна область, которая соответствует фрагменту стеклокерамики в стеклобое.

Однако, как указывалось выше, фрагменты, принятые за стеклокерамику, в реальности могут не быть фрагментами стеклокерамики. Третий этап способа позволяет провести эту верификацию. Полученное цифровое изображение с идентификацией пикселей, соответствующих фрагментам, принятым за стеклокерамику, обрабатывается повторно модулем колориметрической обработки изображений по модели RGB. Модель RGB является моделью определения цветов, расшифровывающаяся как Красный-Синий-Белый (по-английски Red Green Blue). Модель RGB базируется на значении трех параметров для определения каждого цветового оттенка в видимой части спектра. Каждый цвет устанавливается на основе значения параметра каждого из трех базовых цветов, используемых для определения этого цвета, а именно красного R, зеленого G и синего B параметров. Каждый из параметров RGB находится в диапазоне от 0 до 255. Процесс выполнения этого этапа будет более подробно описан ниже.

Как уже указывалось, согласно изобретению модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB преобразует в RGB-данные по меньшей мере пиксели изображения, отмеченные по результатам обнаружения фрагментов стеклокерамики. Модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB может преобразовывать в RGB-данные целиком все обработанное изображение.

Согласно одной характеристике изобретения, на этапе колориметрической обработки изображения модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB обрабатывает только пиксели, соответствующие фрагментам, принятым за стеклокерамику. Здесь следует отметить, что способ согласно изобретению позволяет проконтролировать предварительное обнаружение фрагментов стеклокерамики в стеклобое в том смысле, что он позволяет проверить, что фрагменты, принятые за стеклокерамику, действительно являются фрагментами стеклокерамики. Способ согласно изобретению не ориентирован на выполнение второго этапа обнаружения так, чтобы при необходимости обнаруживать фрагменты стеклокерамики, которые могла бы пропустить система обнаружения на предыдущем этапе. В этом контексте и предпочтительно, способ разработан так, чтобы модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB прообразовывал в RGB-данные только часть изображения, необходимую для контроля, согласно изобретению, предварительного обнаружения, то есть проверки того, что идентифицированные фрагменты действительно являются стеклокерамикой. То, что этот этап проверки сфокусирован только на пикселях, соответствующих фрагментам стеклокерамики, ограничивает продолжительность дополнительной колориметрической обработки по модели RGB.

Согласно одной характеристике изобретения, модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB обрабатывает пиксели или группы пикселей, преобразуя их в RGB-данные, с учетом только параметров "красный" R и "синий" B модели RGB. Как отмечалось выше, модель RGB включает совокупность трех параметров. Тем не менее, авторы настоящего изобретения продемонстрировали с помощью различных тестов, что только параметры R и B представляют интерес при проверке изображения, содержащего пиксели, соответствующие фрагментам, принятым за стеклокерамику. Это позволяет настроить модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB для расчета только значений параметров "красный" R и "синий" B модели RGB, сознательно опуская расчет значений параметра "зеленый" V, и, следовательно, рассчитывать только два параметра вместо трех, тем самым повышая скорость выполнения и, следовательно, эффективность процесса.

Согласно одной характеристике изобретения, модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB рассчитывает отношение B/R значений синего параметра B к красному R для каждого пикселя или групп пикселей, соответствующих фрагментам стеклобоя, которые были приняты за фрагменты стеклокерамики. Отношение B/R соответствует соотношению между значениями синей составляющей и красной составляющей, обнаруженных на сделанных снимках, или во фрагментах стеклобоя, выявленных как фрагменты стеклокерамики.

Соотношение между синей и красной составляющими позволяет различить стеклокерамику и фрагменты, не являющиеся стеклокерамикой, но которые были приняты за таковые на первоначальном этапе обнаружения стеклокерамики в стеклобое, эти фрагменты называются также ложноположительными результатами, что еще будет поясняться позднее. В свете описанного выше понятно, что имеет смысл преобразовывать в RGB-данные только пиксели обработанного изображения, которые соответствуют фрагментам, принятым за фрагменты стеклокерамики по результатам анализа изображения на первом этапе обработки, чтобы позднее избежать расчета слишком большого количества отношений.

Согласно одной характеристике изобретения, модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB сравнивает отношения B/R рассчитанных ранее значений "синего" B и "красного" R параметров с пороговым значением. Авторы изобретения установили, что отношения, которые могли бы сравниваться с пороговым значением, выбраны обоснованно, чтобы отличить стеклокерамику от ложноположительных результатов.

Согласно одной характеристике изобретения, пороговое значение составляет 0,5. Это значение 0,5 было определено авторами изобретения, потому что оно не оставляет места для сомнений в отношении того, что фрагменты стеклобоя, соответствующие пикселям или группам пикселей, для которых отношения значений "синего" B и "красного" R параметров превышает порог 0,5, подтверждаются как фрагменты стеклокерамики.

Из различных видов стекла, детектированных как положительный результат, стеклокерамика является единственным видом стекла, не считая прозрачного стекла, имеющим отношение B/R больше 0,5. Классическое прозрачное стекло также имеет отношение B/R, большее 0,5 и близкое к 1, но это классическое прозрачное стекло не может быть детектировано как фрагмент стеклокерамики на первом этапе способа. Таким образом, стеклокерамика является единственным типом стекла, которое удовлетворяет следующим двум условиям: она выявляется как положительный результат на первом этапе способа и имеет отношение B/R больше 0,5.

По аналогии можно сделать вывод, что фрагменты стеклобоя, соответствующие пикселям или группам пикселей с отношением "синего" B и "красного" R параметров ниже порогового значения 0,5, больше не считаются фрагментами стеклокерамики, а считаются ложноположительными результатами, которые не нужно отделять от стеклобоя.

Например, фрагменты стекла, использующиеся для винных бутылок или бутылок для шампанского, имеют оптические свойства, близкие к оптическим свойствам стеклокерамики, так что они могут быть приняты за фрагменты стеклокерамики на первом этапе способа и привести к ложноположительным результатам. Однако фрагменты стекла, которые могут рассматриваться как ложноположительные результаты, например, фрагменты стекла, использующегося для бутылок для вина или шампанского, имеют отношение B/R в интервале от 0,07 до 0,23. Расчет отношения B/R для пикселей или групп пикселей, соответствующих этим фрагментам, а затем сравнение с пороговым значением 0,5 позволяет устранить сомнения в их истинном происхождении.

Согласно одной характеристике изобретения, этап обнаружения стеклокерамики выполняется путем колориметрического анализа. Под колориметрическим анализом понимаются любые типы модулей обработки, позволяющие получить соответствие цветовых оттенков, проявляющихся на изображении, полученном в цифровой или буквенной форме.

Согласно одной характеристике изобретения, этап обнаружения стеклокерамики выполняется путем колориметрической обработки изображения по модели HSV.

В качестве неограничивающего примера, этап обнаружения стеклокерамики может представлять собой процесс обнаружения стеклокерамики путем колориметрической обработки по модели HSV. Колориметрическая обработка по модели HSV выполняется на снимке стеклобоя, полученном устройством получения изображений, например, камерой.

Цветовое пространство HSV является акронимом, означающим Hue-Saturation-Value (тон-насыщенность-значение цвета). Каждый из этих трех параметров позволяет определить любой цветовой оттенок в видимой области спектра.

Тон является параметром, который можно представить в виде круга и который задается диапазоном значений от 0 до 360°. Каждый градус соответствует одному тону, согласно следующей таблице:

Градус Тон 0° красный 60° желтый 120° зеленый 180° голубой 240° синий 300° пурпурный 360° красный

Насыщенность является параметром, меняющимся в пределах от 0 до 1 и отражающим понятие количества цвета. Насыщенность, приближающаяся к 0, будет наиболее слабой, тогда как насыщенность, приближающаяся к 1, будет более насыщенной.

Значение (цвета) также является параметром, меняющимся в пределах от 0 до 1, этот параметр отражает понятие блеска или яркости. Любой параметр со значением 0 ассоциируется с черным цветом. Чем ближе значение к 1, тем светлее будет соответствующий цвет.

Совокупность разных параметров HSV может быть представлена конусом вращения, внутри которого все оттенки видимого света могут быть преобразованы в параметры модели HSV и все соответствуют точке на поверхности этого конуса вращения. "Тон" соответствует длине окружности конуса, "насыщенность" соответствует радиусу конуса, а "значение" соответствует высоте конуса.

Модуль колориметрической обработки изображений обрабатывает по модели HSV снимки, полученные устройством получения изображений, с учетом лишь одного параметра модели HSV, более конкретно только параметра H этой модели HSV. Как упоминалось выше, модель HSV соответствует совокупности трех параметров. Тем не менее, авторы настоящего изобретения продемонстрировали с помощью различных тестов, что только тон H является параметром, представляющим интерес при анализе стеклобоя способом обнаружения согласно настоящему изобретению. Это позволяет настроить способ обнаружения для расчета только параметра "тон" H модели HSV и, таким образом, рассчитывать значения всего одного параметра вместо трех, что повышает скорость выполнения и, следовательно, эффективность системы.

Колориметрическая обработка по модели HSV осуществляется путем определения одного параметра на пиксель или группу пикселей анализируемого изображения, с последующим сравнением с диапазоном данных.

Точность обработки может меняться в зависимости от потребности и/или размеров стеклобоя. Следовательно, обработка изображения может выполняться для каждого пикселя изображения, полученного устройством получения изображений, чтобы гарантировать лучшую точность.

Обработка может также выполняться на группе пикселей, чтобы обработать группу пикселей с меньшей точностью, но с более высокой скоростью обработки. Использование того или другого варианта анализа зависит от таких факторов, как размер фрагментов стеклобоя, количество фрагментов или же от риска наложения фрагментов друг на друга в стеклобое, находящемся на отражающей поверхности.

Колориметрическая обработка по модели HSV проводится при выборе порогового значения параметра H (тон) системы HSV в интервале от 50° до 70° при S=1 и V=0,5. Колориметрическая обработка по модели HSV позволяет идентифицировать фрагменты стеклобоя как фрагменты стеклокерамики. После активации источников света для направления их излучения на поверхность стеклобоя, улавливания отраженного света устройством получения изображений и колориметрической обработки этого изображения по модели HSV, обработанное изображение анализируется, и фрагменты стеклобоя могут проявить или нет определенный цвет. Действительно, в зависимости от условий освещения при осуществлении способа обнаружения, фрагменты стеклокерамики проявляют определенный цвет на полученном изображении, обработанном по модели HSV, который отличает его от остального стеклобоя. Теоретически, стеклокерамика при применении способа обнаружения на стеклобое сама демонстрирует присущий ей особый цвет.

Выбор пороговых значений колориметрической обработки базируется на цвете, который отражает стеклокерамика при воздействии лучей, испускаемых одновременно двумя типами источников света. Из-за присутствия в своем составе оксидов металлов стеклокерамика поглощает часть падающих ультрафиолетовых лучей. Эти оксиды металлов поглощают ультрафиолетовые лучи, а соответствующие кристаллы рассеивают синий свет, в результате стеклокерамика теоретически является единственным типом стекла, которое кажется желтым, когда стеклобой анализируется системой обнаружения, этим и обусловлен выбор такого порогового значения. После колориметрической обработки вычислительный модуль может быть сконфигурирован так, чтобы идентифицировать как стеклокерамику все пиксели или группу пикселей, для которых тон H составляет от 50° до 70°.

Изобретение охватывает также систему для осуществления вышеописанного способа обнаружения, содержащую модуль обнаружения стеклокерамики и модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB. Аналогично способу, система для осуществления этого способа содержит модуль обнаружения стеклокерамики, который может быть модулем любого типа. Модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB задействован на этапе верификации фрагментов, детектированных как положительный результат, идентично тому, как было описано выше, независимо от типа модуля обнаружения стеклокерамики.

Изобретение относится также к установке для получения стекловолокон, полого стекла или плоского стекла, содержащей по меньшей мере одну стеклоплавильную печь и узлы формования, в которой стеклобой засыпается в стеклоплавильную печь для получения расплавленного стекла, предназначенного для подачи в узлы формования, причем указанная установка содержит описанную выше систему для осуществления способа обнаружения, и указанная система для осуществления способа обнаружения устанавливается на пути стеклобоя в направлении стеклоплавильной печи.

Другие характеристики и преимущества изобретения выявятся также, с одной стороны, из следующего описания, а с другой стороны, из нескольких примеров осуществления, приведенных для сведения, но не в качестве ограничения, с обращением к прилагаемым схематическим чертежам, на которых:

- фиг.1 схематически показывает систему обнаружения согласно одному варианту осуществления изобретения,

- фиг. 2 схематически показывает, что происходит с излучением источников света системы на фрагменте обычного стекла и на фрагменте стеклокерамики,

- фиг. 3 показывает схему способа обнаружения, осуществляемого вышеописанной системой,

- фиг. 4 является графиком, показывающим коэффициент светопропускания для разных типов стекла в зависимости от длины волны падающего света.

В качестве неограничивающего примера, система обнаружения, которая здесь взята в качестве иллюстрации, содержит модуль колориметрической обработки по модели HSV. Именно этот модуль обработки детектирует стеклокерамику.

На фигуре 1 показана предлагаемая изобретением система 1 обнаружения. Система 1 содержит два типа источников света, из которых первый тип соответствует источнику 3 белого цвета, а второй тип соответствует источнику 4 монохроматического ультрафиолетового излучения. Источник или источники 3 белого цвета и источник или источники 4 света монохроматического ультрафиолетового излучения закреплены на конструкции 13, которая поддерживает источники света и содержит средства подачи электропитания. Устройство 5 получения изображений возвышается над конструкцией 13. В показанном примере устройство 5 получения изображений поддерживается средством 36 фиксации, но оно также может быть встроено напрямую в конструкцию 13.

Лучи, испущенные источником 3 белого цвета, сразу фильтруются в поляризаторе 16, чтобы ограничить интенсивность свечения и избежать паразитных отражений, которые могут обрабатываться позднее. Что касается лучей, испущенных источником 4 монохроматического ультрафиолетового излучения, они фильтруются через полосовой фильтр 15, центрированный на 365 нм, чтобы получить чисто монохроматическое ультрафиолетовое излучение. В показанном примере источники света и фильтры расположены симметрично с двух сторон конструкции 13, чтобы обеспечить в целом однородное освещение.

Источник 3 белого цвета и источник 4 монохроматического ультрафиолетового излучения испускают световые лучи 12 в направлении зоны облучения 11. Зона облучения 11 совпадает с плоскостью захвата устройства 5 получения изображений. Световые лучи 12, испущенные источником 3 белого цвета и источником 4 монохроматического ультрафиолетового излучения, проецируются на отражающую поверхность 10, где находится стеклобой 2.

В показанном примере отражающая поверхность 10 находится на конвейере 8, движущемся в направлении 9. Световые лучи, испущенные источником 3 белого цвета и источником 4 монохроматического ультрафиолетового излучения, ведут себя по-разному, когда они попадают в зону облучения, где находится стеклобой 2, как это можно видеть на фигуре 2.

Световые лучи 14 отражаются поверхностью 10 в направлении устройства 5 получения изображений. Эти световые лучи 14 фильтруются анализатором 18, перекрестным с поляризатором 16. Комбинация поляризатора 16 и анализатора 18 предназначена для ограничения паразитных отражений, которые происходят от световых лучей, испускаемых источником 3 белого света, и которые затрудняют интерпретацию обработки изображения. Устройство 5 получения изображений записывает изображение стеклобоя 2 благодаря световым лучам 14, отраженным от отражающей поверхности 10.

После записи изображения оно обрабатывается устройством 6 обработки изображений, подключенным с помощью электроники к устройству 5 получения изображений. Устройство 6 обработки изображений содержит модуль 17 модуль обнаружения стеклокерамики. В представленном здесь неограничивающем примере речь идет о модуле колориметрической обработки изображений по модели HSV, который предназначен для анализа изображения пиксель за пикселем или группами пикселей и преобразования этих пикселей в HSV-данные. Модуль колориметрической обработки изображений по модели HSV выполнен так, чтобы для каждого пикселя или группы пикселей параметр "тон" H определялся при фиксированных значения параметрах "насыщенность" S и "значение цвета" V. Здесь эти фиксированные параметры равны S=1 и V=0,5.

Затем каждое определенное значение тона H сравнивается с по меньшей мере одним пороговым значением. В данном примере значение тона H сравнивается с минимальным порогом 50° и максимальным порогом 70°. Другими словами, если пиксель или группа пикселей имеют HSV-параметры в диапазоне 50°≤H≤70°, S=1 и V=0,5, этот пиксель или группа пикселей считаются соответствующими фрагменту, принятому за стеклокерамику. Эта информация передается либо пользователю системы 1, чтобы он мог вмешаться и вручную удалить стеклокерамический фрагмент из стеклобоя, либо автоматизированному устройству, позволяющему целенаправленно выбрасывать идентифицированные фрагменты стеклокерамики.

Альтернативно можно провести дополнительную колориметрическую обработку. При этом HSV-данные пикселей, соответствующие фрагментам, идентифицированных как стеклокерамика модулем колориметрической обработки изображений по модели HSV, преобразуются в RGB-данные модулем 7 колориметрической обработки изображений по модели RGB, содержащимся в устройстве 6 обработки изображений, который рассчитывает отношение B/R синего B цвета к красному R из генерированных RGB-данных, чтобы обнаружить потенциальные ложноположительные результаты обработки, проведенной модулем 17 обнаружения стеклокерамики, и повысить точность системы 1 обнаружения. Согласно варианту осуществления, модуль 7 колориметрической обработки по модели RGB может также преобразовать целиком все изображение, полученное устройством 5 получения изображений. В таком случае изображение сразу передается на модуль 7 колориметрической обработки по модели RGB.

Фигура 2 схематически показывает световое излучение от источников света на двух разных типах стекол. Для упрощения схемы показано всего по два луча от каждого источника света, но в реальности источники света излучают во множестве направлений, например, с углом излучения 90°. Кроме того, не показаны явления преломления световых лучей на осколках стекла, опять же для упрощения рисунка.

На фигуре 2 показаны источник 3 белого цвета и источник 4 монохроматического ультрафиолетового излучения, каждый из которых испускает соответствующее ему излучение. Источник 3 белого цвета испускает лучи 26 белого цвета, показанные сплошными линиями, а источник 4 монохроматического ультрафиолетового излучения испускает ультрафиолетовые лучи 25 с длиной волны 365нм, показанные пунктиром. Эти два световых луча встречаются на уровне зоны облучения 11, где находится стеклобой, помещенный на отражающую поверхность 10. Здесь фрагмент 23 классического стекла и фрагмент 24 стеклокерамики находятся в стеклобое.

Фрагмент 23 классического стекла пропускает все типы световых лучей. Таким образом, луч 26 белого цвета и ультрафиолетовый луч 25 проходят сквозь структуру фрагмента 23 классического стекла, отражаются отражающей поверхностью 10 и снова проходят через структуру фрагмента 23 классического стекла в направлении устройства 5 получения изображений.

Фрагмент 24 стеклокерамики имеет оптические свойства, отличные от свойств фрагмента 23 классического стекла. Особенностью стеклокерамики является то, что она поглощает большую часть ультрафиолетовых лучей, как это будет подробнее объяснено в связи с фигурой 4. Таким образом, ультрафиолетовый луч 25 не проходит полностью через структуру фрагмент 24 стеклокерамики, но в большей части поглощается. Обычно ультрафиолетовый луч с длиной волны 365 нм почти не отражается в направлении устройства 5 получения изображений, если его путь проходит через фрагмент стеклокерамики. Луч 26 белого цвета, как и в случае с фрагментом 23 классического стекла, проходит сквозь фрагмент 24 стеклокерамики и отражается в направлении устройства 5 получения изображений.

Теоретически устройство 5 получения изображений принимает все лучи 26 белого цвета, испущенные источником 3 белого цвета, и ультрафиолетовые лучи 25 от источника 4 монохроматического ультрафиолетового излучения, за исключением ультрафиолетовых лучей 25, поглощенных в своей большей части фрагментом или фрагментами 24 стеклокерамики. Это двойное освещение и частичный отсечение ультрафиолетовых лучей стеклокерамикой обеспечивает возможность колориметрического анализа полученного изображения, поскольку стеклокерамика приобретает желтый оттенок в отличие от остального стеклобоя.

На фигуре 3 схематически представлен способ обнаружения, осуществляемый вышеописанной системой.

Этап 27 прокручивания конвейера с заданной скоростью приводит к перемещению одного или нескольких фрагментов стеклобоя на их отражающих поверхностях или непосредственно на отражающей ленте конвейера.

Прокрутка конвейера 27 запускает этап 29 позиционирования стеклобоя в зоне облучения. Параллельно этому запускается этап 28 испускания светового излучения источниками света, чтобы освещать стеклобой, находящийся в зоне облучения. Сочетание этапа 29 позиционирования стеклобоя в зоне облучения и этапа 29 испускания светового излучения источниками света приводит к этапу 30 получения изображения устройством получения изображений.

После получения изображения начинается процесс 32 обнаружения. Полученное изображение подвергается этапу 33 обнаружения стеклокерамики, который здесь является, в качестве примера, этапом колориметрической обработки изображения по модели HSV. Этап 33 обнаружения стеклокерамики анализирует изображение, полученное на этапе 30 получения изображения, пиксель за пикселем или группами пикселей, применяя к этому изображению пороговое значение H в интервале от 50° до 70°, так чтобы 50°≤H≤70° при заданных параметрах S и V. Если ни один пиксель или ни одна группа пикселей не соответствует этому пороговому значению, процесс 32 обнаружения завершается, и начинается новый цикл с новым стеклобоем, движущимся на конвейере.

Если же один или несколько пикселей или одна или несколько групп пикселей соответствуют выбранному порогу H, то фрагменты стеклобоя, соответствующие этим пикселям или группам пикселей, теоретически приравниваются к фрагментам стеклокерамики. Как результат, процесс продолжается, приводя к этапу 34 колориметрической обработки изображения по модели RGB.

Для этого следует предоставить модулю 7 колориметрической обработки изображений по модели RGB обработанное цифровое изображение, полученное по результатам предшествующего этапа обнаружения стеклокерамики, при этом указанное изображение содержит, в частности, по меньшей мере одну группу пикселей, соответствующую фрагменту, принятому за стеклокерамику. В описываемом примере, где этап обнаружения реализуется путем колориметрического анализа полученного изображения стеклобоя, обработка изображения выполняется путем ассоциации полученного изображения и цифровой маркировки пикселей или групп пикселей, соответствующих тем, которые могли быть приравнены к стеклокерамике. В примерах, которые не описаны, но охватываются изобретением, где обнаружение стеклокерамики выполняется другими методами, на этой стадии получают цифровое изображение стеклобоя и обрабатывают его, чтобы идентифицировать на изображении то, что можно было бы приравнять к стеклокерамике.

На этапе 34 колориметрической обработки изображения по модели RGB выполняется несколько последовательных подэтапов: сначала изображение обрабатывается по модели RGB, либо изображение целиком, либо только пиксели, соответствующие стеклокерамике, то есть соответствующие пороговому значению параметра H модели HSV. Речь идет о подэтапе 36 преобразования пикселей или групп пикселей изображения в RGB-данные. Для каждого из этих пикселей генерируется красная составляющая R и синяя составляющая B, при этом оба значения находятся в интервале от 0 до 255. Затем на подэтапе 37 расчета отношения модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB рассчитывает отношение B/R, соответствующее отношению параметра "синий" B пикселя или группы пикселей к параметру "красный" R этого же пикселя или группы пикселей. Наконец, отношения, полученные для каждого пикселя или групп пикселей, сравниваются на подэтапе 38 с пороговым значением 0,5. Пороговое значение B/R установлено как превышающее 0,5. Другими словами, если отношение B/R для одного или нескольких пикселей или для одной или нескольких групп пикселей превышает это пороговое значение 0,5, то подтверждается, что соответствующий фрагмент является фрагментом стеклокерамики. Если же это отношение меньше порогового значения 0,5, то соответствующий фрагмент идентифицируется как ложноположительный результат, а не как фрагмент стеклокерамики.

Затем вся эта информация предается на расчетный этап 31 мониторинга. В ходе расчетного этапа 31 мониторинга отмечаются в качестве целевых представляющие интерес фрагменты, то есть фрагменты, которые были идентифицированы как фрагменты стеклокерамики в соответствии с этапом 33 обнаружения стеклокерамики в стеклобое и которые были подтверждены как таковые на этапе 34 колориметрической обработки изображения по модели RGB. Эти представляющие интерес фрагменты отслеживаются с учетом скорости перемещения стеклобоя в зависимости от скорости конвейера. Подразумевается, что данные фрагменты являются целевыми в том смысле, что исходя из известного положения в момент t, система может с точностью определить их положение в момент t+Δt.

После того, как соответствующие фрагменты были отмечены как целевые на расчетном этапе 31 мониторинга, следует этап 35 удаления фрагментов стеклокерамики, показанный пунктиром на фигуре, так как он является внешним по отношению к системе обнаружения. Этап 35 удаления фрагментов стеклокерамики может быть выполнен с помощью устройства сдувания, расположенного вдоль конвейера за системой обнаружения. Благодаря расчетному этапу 31 мониторинга, устройство сдувания, получив информацию о местоположении от вычислительного модуля, активируется в нужный момент в месте, где находятся фрагменты стеклокерамики. Затем фрагменты стеклокерамики извлекаются из стеклобоя.

Фигура 4 является графиком, показывающим долю света, пропускаемого разными типами стекла, в зависимости от длины волны испущенного света. На графике показаны четыре кривые, соответствующие разным типам стекла: кривая 19, соответствующая классическому стеклу, то есть наиболее распространенному стеклу, кривая 20, соответствующая стеклокерамике, кривая 21, соответствующая бутылочному стеклу, обычно использующемуся для изготовления винных бутылок, и кривая 22, соответствующая стеклу для шампанского, обычно использующемуся для изготовления бутылок для шампанского. На оси абсцисс на графике область значений менее 400 нм соответствует ультрафиолетовому диапазону, а область значений более 400 нм соответствует видимому диапазону.

Кривая 19 для классического стекла и кривая 20 для стеклокерамики имеют похожий ход, а именно, кривая включает резкое возрастание коэффициента светопропускания до достижения плато в интервале 85-90%. Основное различие между этими двумя кривыми заключается в том, что кривая 19 для классического стекла резко идет вверх при более короткой длине волны, чем кривая 20 для стеклокерамики. Таким образом, классическое стекло имеет намного более высокое пропускание в ультрафиолетовой области, чем стеклокерамика. Эта различие оправдывает использование источника монохроматического ультрафиолетового излучения с длиной волны 365 нм, так как при этом значении коэффициент светопропускания классического стекла превышает 80% (точка P1 на фиг. 4), тогда как для стеклокерамики он ниже 20% (точка P2 на фиг. 4). Таким образом, устройство получения изображений улавливает ультрафиолетовые лучи 365 нм и лучи белого света всего видимого спектра, например 550 нм, если они прошли через фрагмент классического стекла, но улавливает не все ультрафиолетовые лучи, которые попали на фрагмент стеклокерамики, так как они были в значительной степени поглощены стеклокерамикой. Условия освещения системы обнаружения таковы, что стеклокерамика, из-за ее оптических свойств, выглядит с легким оттенком желтого, соответствующим выбранному пороговому параметру HSV, т.е. 50°≤H≤70°. Цветовой оттенок, соответствующий стеклокерамике, обусловлен несколькими факторами, включая источники света или же тип устройства получения изображений.

Этот желтый цвет, как указывалось выше, объясняется присутствием оксидов металлов в составе стеклокерамики.

Две другие кривые, а именно кривая 21 бутылочного стекла и кривая 22 стекла для шампанского также имеют близкий ход. Эти два типа стекла, соответствующая кривая которых является переменной, и которые плохо пропускают световые волны, никогда не превышая светопропускания 50% (точка P3 на фиг. 4). В области ультрафиолета бутылочное стекло и стекло для шампанского имеют коэффициент светопропускания, близкий к светопропусканию стеклокерамики, в частности, на 365 нм, что соответствует длине волны, испускаемой источником монохроматического ультрафиолетового излучения. Таким образом, бутылочное стекло и стекло для шампанского поглощают ультрафиолетовые лучи, испущенные источником монохроматического ультрафиолетового излучения, в той же степени, что и стеклокерамика. Кроме того, длина волны, на которой оба типа стекла лучше всего пропускают свет, составляет порядка 550-570 нм. В видимом спектре этот диапазон длин волны соответствует желтовато-зеленому цвету.

Итак, бутылочное стекло и стекло для шампанского имеют по существу такую же способность поглощения ультрафиолетовых лучей, что и стеклокерамика, и их наилучший коэффициент светопропускания соответствует желтовато-зеленому цвету, то есть тону, довольно близкому к пороговому значению для стеклокерамики, когда изображение, полученное устройством получения изображений, обрабатывается модулем колориметрической обработки изображений по модели HSV. Следовательно, бутылочное стекло и стекло для шампанского являются двумя типами стекла, которые могут приводить к ложноположительным результатам, то есть что они могут быть приняты за фрагменты стеклокерамики при анализе модулем колориметрической обработки изображений по модели HSV, хотя они таковыми не являются. Наличие модуля колориметрической обработки изображений по модели RGB имеет в этом случае все основания, учитывая, что отношение B/R для бутылочного стекла и стекла для шампанского составляет менее 0,5, что позволяет опровергнуть вывод, что речь идет о фрагментах стеклокерамики.

Изобретение относится к автоматизированному способу обнаружения стеклокерамических материалов в стеклобое. Техническим результатом является повышение надежности обнаружения стеклокерамики в стеклобое. Технический результат достигается тем, что в ходе обнаружения стеклокерамики в стеклобое идентифицируют фрагменты, принимаемые за стеклокерамику, получают цифровое изображение по результатам предшествующего этапа обнаружения стеклокерамики, причем указанное изображение содержит, в частности, по меньшей мере одну группу пикселей, соответствующую фрагменту, принятому за стеклокерамику, выполняют колориметрическую обработку изображения, в ходе которой обрабатывается по меньшей мере группа пикселей указанного изображения, соответствующая фрагментам, принятым за стеклокерамику, модулем колориметрической обработки изображений по модели RGB. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автоматизированный способ (32) обнаружения стеклокерамических материалов в стеклобое (2), отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

- этап (33) обнаружения стеклокерамики в стеклобое (2), в ходе которого в стеклобое идентифицируют фрагменты, принимаемые за стеклокерамику,

- этап получения цифрового изображения по результатам предшествующего этапа обнаружения стеклокерамики, причем указанное изображение содержит, в частности, по меньшей мере одну группу пикселей, соответствующую фрагменту, принятому за стеклокерамику,

- этап (34) колориметрической обработки изображения, в ходе которого обрабатывается по меньшей мере группа пикселей указанного изображения, соответствующая фрагментам, принятым за стеклокерамику модулем (7) колориметрической обработки изображений по модели RGB, причем указанный модуль (7) колориметрической обработки изображений по модели RGB рассчитывает отношение B/R значений параметров "синий" B и "красный" R для каждого пикселя или групп пикселей, соответствующих фрагментам стеклобоя, которые были приняты за фрагменты стеклокерамики, и указанный модуль (7) колориметрической обработки изображений по модели RGB сравнивает рассчитанные ранее отношения B/R значений параметров "синий" B и "красный" R с пороговым значением.

2. Способ обнаружения (32) по п. 1, причем на этапе (34) колориметрической обработки изображения модуль (7) колориметрической обработки изображений по модели RGB обрабатывает только пиксели, соответствующие фрагментам, принятым за стеклокерамику.

3. Способ обнаружения (32) по п. 1 или 2, причем модуль колориметрической обработки изображений по модели RGB обрабатывает пиксели или группы пикселей, преобразованные в RGB-данные с учетом только параметров "красный" R и "синий" B модели RGB.

4. Способ (32) обнаружения по любому из предыдущих пунктов, причем пороговое значение составляет 0,5.

5. Способ (32) обнаружения по любому из предыдущих пунктов, причем этап (33) обнаружения выполняется путем колориметрического анализа.

6. Способ (32) обнаружения по п. 5, причем этап (33) обнаружения стеклокерамики выполняется путем колориметрического анализа изображения по модели HSV.

7. Система (1) для реализации способа (32) обнаружения по пп. 1-6, содержащая модуль (17) обнаружения стеклокерамики и модуль (7) колориметрической обработки изображений по модели RGB.

8. Установка для производства стекловолокон, полого стекла или плоского стекла, содержащая по меньшей мере одну стеклоплавильную печь и узлы формования, в которой стеклобой засыпается в стеклоплавильную печь для получения расплавленного стекла, предназначенного для подачи в узлы формования, причем указанная установка содержит систему (1) по п. 7 для реализации способа (32) обнаружения, причем указанная система (1) реализации установлена на пути стеклобоя в направлении стеклоплавильной печи.